DE2031654A1 - Torque transmitting compound and method of making the same - Google Patents
Torque transmitting compound and method of making the sameInfo
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LOUIS & LOHRENTZLOUIS & LOHRENTZ
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BORG-frARNER LIMITED, Letchworth, Hertfordshire (England)BORG-frARNER LIMITED, Letchworth, Hertfordshire (England)
Drehmomentübertragende Verbindung und Verfahren zur Herstellung derselben.Torque transmitting connection and method of making the same.
Die Erfindung, betrifft eine drehmomentübertragende Verbindung, insbesondere eine Getriebestufe mit zwei zusammenwirkenden Getriebeelementen, die jeweils ein Ringelement tragen, dasThe invention relates to a torque-transmitting connection, in particular a gear stage with two interacting gear elements, each carrying a ring element that
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einen sich axial erstreckenden zylindrischen Fortsatz aufweist und das mit dem Ringelement des anderen Getriebeelements eine drehsteife Koppelung herstellt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung einer derartigen drehsteifen Verbindung.has an axially extending cylindrical extension and the one with the ring element of the other gear element produces torsionally rigid coupling. The invention also relates to a method for producing such a torsionally rigid Link.
Drehmomentübertragende Verbindungen zwischen zwei rotierenden Teilen werden gewöhnlich durch Anordnung eines Keiles an einem Teil und einer entsprechenden Keilnut an dem anderen Teil oder durch eine Kerbverzahnung an beiden Teilen hergestellt. Gewöhnlich wird der Verwendung von Kerbverzahnungen der Vorzug gegeben, da diese Verbindungsart weniger anfällig ist. Die Kerbverzahnung wird normalerweise auf einem gegossenen oderTorque-transmitting connections between two rotating parts are usually made by placing a key on one Part and a corresponding keyway on the other part or produced by serration on both parts. Usually the use of serrations is given preference, as this type of connection is less susceptible. the Serration is usually made on a cast or
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geschmiedeten Rohteil gefräst oder geräumt. Daraus ergibt sich, dass die Herstellung einer Kerbverzahnungsverbindung einen erheblichen Kostenaufwand erfordert·Forged blank milled or broached. From this it follows that the production of a serration connection requires considerable expenditure
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine drehmomentsteife Verbindung und ein Verfahren zu deren Herstellung vorzuschlagen, die erheblich einfacher und billiger ist. Das erfindungsgemässe Verfahren löst diese Aufgabe bei einer Verbindung der eingangs genannten Art durch folgende Schritte:The object of the present invention is to provide a torque-stiff To propose a connection and a method of establishing it, which is much easier and cheaper. The method according to the invention solves this problem with a connection of the type mentioned above through the following steps:
a) Ausbildung einer Reihe von axial verlaufenden zahnartigen Eindrückungen im zylindrischen Portsatz des einen Ringelementes; a) Formation of a number of axially extending tooth-like Indentations in the cylindrical port set of one ring element;
b) Ausbildung einer entsprechenden Reihe von Eindrückungen im zylindrischen Fortsatz des zweiten Ringelements;b) Formation of a corresponding series of impressions in the cylindrical extension of the second ring element;
c) Zusammenfügen der beiden Ringelemente, wobei sich die entsprechenden Eindrückungen übereinanderschieben.c) joining the two ring elements, whereby the corresponding Push indentations on top of each other.
Vorzugsweise besitzen die zahnartigen Eindrückungen an dem zweiten Ringelement eine Zahntiefe, die grosser ist als die verwendete Blechdicke.The tooth-like indentations on the second ring element preferably have a tooth depth which is greater than that sheet thickness used.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich eine robuste Konstruktion.mit erheblich geringeren Herstellungskosten erzeugen, als dies mit dem bekannten Verfahren zur Herstellung drehsteifer Verbindungen der Fall ist. Die aahnartigen Eindruckungen werden vorzugsweise in einem kombinierten 'Zieh;-'.The method according to the invention enables a robust Construction with significantly lower manufacturing costs generate than is the case with the known method for producing torsionally rigid connections. The ancestral ones Imprints are preferably made in a combined 'draw; -'.
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und Schervorgang erzeugt. Durch das Abscheren des Bleches ist es möglich, die Zahntiefe der Eindrückungen grosser zu halten als die Blechdicke. ·and shear generated. By shearing off the sheet is it is possible to keep the tooth depth of the indentations larger than the sheet thickness. ·
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich insbesondere auf die Herstellung einer Getriebestufe, wie sie beispielsweise in automatischen Getrieben eingesetzt wird-, anwenden. Eine solche Getriebestufe besitzt gewöhnlich zwei zusammenwirkende Getriebeelemente, die jeweils ein Ringeleraent tragen, das einen sich axial erstreckenden zylindrischen Fortsatz aufweist und das'mit dem Ringelement des anderen Getriebeelementes eine drehsteif.e Koppelung hrstellt. Erfindungsgemäss ist eine solche getriebliche Stufe dadurch verbessert, dass die Ringelemente aus Blech gefertigt sind und in ihrem zylindrischen Portsatz axial verlaufende zahnartige Eindrückungen aufweisen, die nach Art einer Keilverzahnung in gegenseitigem Eingriff stehen. ·The method according to the invention can in particular be based on the production of a gear stage, as it is for example is used in automatic transmissions - apply. Such a gear stage usually has two cooperating Transmission elements, each of which carries a ring element which has an axially extending cylindrical extension and das'mit the ring element of the other gear element a torsionally stiff coupling. According to the invention is a such a gear stage is improved in that the ring elements are made of sheet metal and have axially extending tooth-like indentations in their cylindrical port set, which are in mutual engagement in the manner of a spline stand. ·
Bei einer derartigen Konstruktion kann weiterhin eine Reihe von Öffnungen in einem der Blech-Ringelemente um dessen Umfang geschaffen sein, die mit einem nicht rotierenden Teil in Eingriff stehen können und damit für das ganze Getriebe als Parkbremse dienen. .With such a construction, a series of openings in one of the sheet metal ring elements can also be made around its circumference be created with a non-rotating part in Can be engaged and thus for the entire transmission as Serve parking brake. .
Weitere Vorteile und Merlanale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnungen sowieFurther advantages and features of the present invention emerge from the following description of a preferred one Embodiment based on the accompanying drawings and
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- 4 aus weiteren Unteransprüchen. Es zeigen- 4 from further subclaims. Show it
Figur 1 einen schematischen Querschnitt durch ein automatisches Getriebe unter Verwendung der erfindungsgemässen Verbindung;Figure 1 shows a schematic cross section through an automatic transmission using the inventive Link;
Figur 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Figur 3 durch den mittleren Planetenradträger in dem Getriebe gemäss Figur 1;FIG. 2 shows a cross section along the line II-II in FIG through the middle planet carrier in the transmission according to Figure 1;
Figur 3 eine Stirnansicht des in Figur 2 gezeigten Planetenrad trägers ; ·FIG. 3 is an end view of the planet gear shown in FIG carrier; ·
Figur 4 eine Stirnansicht des zweiten Blech-Ringmetallelementes in der erfindungsgemässen Verbindung, die in der Konstruktion gemäss Figur 1 zum Einsatz kommt;FIG. 4 shows an end view of the second sheet metal ring metal element in the connection according to the invention, which is shown in FIG Construction according to Figure 1 is used;
Figur 5 einen Schnitt durch das Ringelement gemäss Figur 4," wie dieses mit einer Abtriebswelle des Getriebes gemäss Figur 1 verbunden ist undFIG. 5 shows a section through the ring element according to FIG. 4, " how this is connected to an output shaft of the transmission according to Figure 1 and
Figur 6 eine schematische und vergrösserte Querschnittsdarstellung einer Blockier- und Bremsanordnung in dem Getriebe gemäsa Figur 1.FIG. 6 shows a schematic and enlarged cross-sectional illustration a blocking and braking arrangement in the transmission according to FIG. 1.
In Figur 1 ist ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes Getriebe gezeigt, in dem die Grundsätze der vorliegenden Erfindung Anwendung finden. Dieses Getriebe umfasst eine Antriebswelle 12 und eine erste und zweite Kupplung C1 bzw. C2. Die Abtriebstrommel der ersten Kupplung 01 treibt das Sonnenrad eines Planetenradsatzes X über eine \ielle 14. Der Abtrieb der zweiten Kupplung 02 wirkt auf eine Welle 16 , die das SonnenradIn Figure 1, a transmission designated as a whole by 10 is shown, in which the principles of the present invention apply. This transmission comprises a drive shaft 12 and first and second clutches C1 and C2, respectively. The output drum of the first clutch 01 drives the sun gear of a Planetary gear set X over a \ ielle 14. The output of the second Clutch 02 acts on a shaft 16, which is the sun gear
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weiterer Planetenrädersätze Y und Z beaufschlagt. Die Welle 1~ ist hohl und liegt konzentrisch und koaxial zur Welle 14, so dass diese teilweise innerhalb der Hohlwelle 16 verläuft. .further planetary gear sets Y and Z applied. The wave 1 ~ is hollow and is concentric and coaxial with the shaft 14, see above that this runs partially within the hollow shaft 16. .
Eine Abtriebswelle 18 des Getriebes ist mit einem Planetenradträger 20 des Planetenradsatzes X verschweisst.. Eine Bremse B3 ist vorgesehen, um wahlweise und bei Bedarf die Abtriebstrommel der zweiten Kupplung C2 und damit das Sonnenrad der Planetenradsäize.Y und Z zu blockieren·. Eine weitere Bremse B4 blockiert·bei ihrem Einsatz den Planetenradträger-22 des Planetenradsatzes Z. Das Hohlrad, mit dem der Planetenradsatz X zusammenwirkt, steht über eine Einweg- oder Spreizkupplung J? mit dem Getriebegehäuse in Verbindung. Mi^&em Hohlrad des Radsatzes X ist ausserdem noch eine weitere Bremse B5 verbunden. ·An output shaft 18 of the transmission is connected to a planet carrier 20 of the planetary gear set X welded. A brake B3 is provided to selectively and if necessary, the output drum of the second clutch C2 and thus the sun gear of the To block planetary gearboxes Y and Z ·. Another brake B4 blocks · when it is used, the planetary gear carrier 22 of the Planetary gear set Z. The ring gear with which the planetary gear set X interacts is via a one-way or spreading clutch J? in connection with the gearbox housing. Mi ^ & em ring gear des Wheel set X is also connected to another brake B5. ·
Auf der Abtriebswelle 18 ist ein Drehzahlregler G angeordnet, der zusammen mit einer Ventilanordnung H die Betätigung der verschiedenen Bremsen und Kupplungen steuert. Die Konstruktion und Wirkungsweise, der einzelnen Bremsen und Kupplungen stellen keinenvTeil der vorliegenden Erfindung dar, so dass die Erläuterung weiterer Details an dieser Stelle nicht erforderlich ist.A speed controller G is arranged on the output shaft 18, which, together with a valve arrangement H, controls the actuation of the various brakes and clutches. The construction and mode of operation, the individual brakes and clutches are not a part of the present invention, v, so that the explanation of further details on this point is not required.
In Figur 2 ist das Aussen- oder Hohlrad 24 des Radsatzes Z dargestellt. Dieses Getriebeelement ist noch in Figur 1 ersichtlieh. Mit dem Hohlrad 24 ist ein Blech- und Planeten-In Figure 2, the outer or ring gear 24 of the gear set Z is shown. This gear element can also be seen in FIG. With the ring gear 24 is a sheet metal and planetary
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radträger 26 für denRadsatz Y verbunden, beispielsweise verschweisst. Ebenso ist, beispielsweise durch Schweissung, an dem Hohlrad 24 ein napfförmig ausgebildetes Ringelement 28 aus Blech befestigt, das einen axial verlaufenden Fortsatz 30 mit ebenfalls, axial verlaufenden Eindrüekungen 32 besitzt. Diese erstrecken sich ausgehend von der freien Kante 34 des Ringeletnents 28 lediglich über einen Teil der Gesamtlänge des Fortsatzes 30. Zwischen den Eindrückungen und in dem Bereich, in dem keine Eindrückungen vorhanden sind, sind eine Anzahl von Öffnungen 36 vorgesehen.wheel carrier 26 for the wheel set Y connected, for example welded. Likewise, for example by welding, there is a cup-shaped ring element on the ring gear 24 28 made of sheet metal, which has an axially extending extension 30 with also axially extending indentations 32 owns. Starting from the free edge 34 of the ring element 28, these extend only over part of the total length of the extension 30. Between the indentations and a number of openings 36 are provided in the area where there are no indentations.
Die Eindrückungen .32 werden in einem kombinierten Scher- und Ziehgang hergestellt, in der Weise, dass durch den Schervorgang eine scharfe Kante 31 am inneren Ende jeder Eindrückung 32 gebildet wird. Aufgrund des Scherens lässt sich die Zahntiefe, die in Figur 3 mit D angegeben ist, grosser halten als die Blechdicke d. Die dadurch erzieltegrössere Zahntiefe ermöglicht die Übertragung grösserer Drehmomente als bei kleiner Zahntiefe.The indentations .32 are produced in a combined shear and pull process, in such a way that the Shearing process a sharp edge 31 is formed at the inner end of each indentation 32. Because of the shearing leaves the tooth depth, which is indicated by D in FIG. 3, is greater than the sheet metal thickness d. The greater one achieved in this way Tooth depth enables the transmission of greater torques than with a small tooth depth.
An dem Planetenradträger 26 ist ein aus Blech gefertigtes Abstandselement 38 angeschweisst,* das axial verlaufende Lappen 39 besitzt. Diese Lappen 39 tragen eine durch Sehweissung befestigte Trägerplatte 40. Sowohl das Abstandselement 38 als auch der Planetenradträger 26 weisen vier Öffnungen auf, von denen jede eine Achse 41 für eines der Planetenräder 42 aufnimmt. Die Achse 41 wird dadurch an Ort und Stelle On the planet carrier 26 is made of sheet metal Spacer element 38 welded on, * the axially extending one Lobe 39 possesses. These tabs 39 carry a carrier plate 40 which is fastened by visual welding. Both the spacer element 38 and the planetary gear carrier 26 have four openings, each of which receives an axle 41 for one of the planetary gears 42. The axle 41 is thereby in place
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gehalten, dass sowohl das Abstandselement 40 als auch der Planetenradträger 26 in der Nähe jeder Achse 41 verformt wird. Diese Art der Fixierung ist hinreichend bekannt und bracht hier nicht näher erläutert zu werden. Die Zahnräder 42 laufen auf Nadellagern 43 und sind in axialer Richtung vn dem Tragelement 58 und der Trägerplatte 40 durch dazwischen gelegte Lagerscheiben 44 getrennt. .held that both the spacer 40 and the Planet carrier 26 is deformed in the vicinity of each axis 41. This type of fixation is well known and does not need to be explained in more detail here. The gears 42 run on needle bearings 43 and are in the axial direction vn the support element 58 and the support plate 40 by interposed Bearing washers 44 separately. .
Aus der Figur 1 lässt sich entnehmen, dass die Eindrückungen 32 auf dem Ringelement 28 eine drehsteife oder drehmomentübertragende Verbindung mit ähnlichen Eindrückungen 46 auf einem ebenfalls napfförmigen Ringelement 48 herstellen. Weitere Einzelheiten dieses Ringelementes 48 sind aus den Figuren 4 und 5 zu entnehmen. Das Ringelement 48 besitzt einen radialen Teil 50 und einen axialen Fortsatz 52, der die Eindrückungen 46 trägt. Auch die Eindrückungen 46 im Ringelement 48 sind wie bereits die Eindrückungen 32 im Ringelement 26. in einem kombinierten Zieh- und Schergang an einem Blech-Rohteil hergestellt. From Figure 1 it can be seen that the indentations 32 on the ring element 28 a torsionally rigid or torque-transmitting Establish connection with similar indentations 46 on a likewise cup-shaped ring element 48. Further Details of this ring element 48 can be found in FIGS. The ring element 48 has a radial one Part 50 and an axial extension 52 which carries the indentations 46. The indentations 46 in the ring element 48 are also like the indentations 32 in the ring element 26. produced in a combined drawing and shearing operation on a sheet metal blank.
Mit der radialen Wand 50 ist, z.B. durch Schweissen, ein Abstandselement 54 verbunden, das sich axial erstreckende Lappen 56 trägt, die in sich in Umfangsrichtung erstreckende Schlitze 57 in Randnähe einer Scheibe 58 eingreifen. Die Scheibe 58 ist wiederum, z.B. durch Elektronenstrahlschweissung, mit der Abtriebswelle 18 verbunden. In der Scheibe 58, dem" sAbstandeelement 54 und der radialen Wand 50 sind wieder mit-,A spacer element 54 is connected to the radial wall 50, for example by welding, which carries axially extending tabs 56 which engage in circumferentially extending slots 57 near the edge of a disk 58. The disk 58 is in turn connected to the output shaft 18, for example by electron beam welding. In the disk 58, the spacer element 54 and the radial wall 50 are again with,
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einander fluchtende Löcher 60 vorgesehen, welche die Achsen von Planetenrädern in gleicher V/eise aufnehmen, wie dies bereits im Zusammenhang mit den Planetenrädern 42 des Radsatzes Y erläutert worden ist. Diese Planetenräder bilden den Planetenradsatz des Umlaufgetriebes X.aligned holes 60 are provided which the axes of planet gears in the same V / eise, as already in connection with the planet gears 42 of the gear set Y has been explained. These planet gears form the planetary gear set of epicyclic gearbox X.
Die freie Kante 62 des Ringelementes 4-8 ist vollkommen innerhalb des Fortsatzes 30 des Ringelementes 28 angeordnet, wobei die beiden Ringelemente 28 und 48 mit ihren Fortsätzen zueinander liegen; Das Übereinandergreifen der kerbverzahnungsähnlichen Eindrückungen 32 und 46 gewährleistet eine Drehmomentübertragung zwischen den Ringelementen 28 und 40.The free edge 62 of the ring element 4-8 is completely within of the extension 30 of the ring element 28, the two ring elements 28 and 48 with their extensions to one another lie; The overlapping of the serration-like ones Indentations 32 and 46 ensure a torque transmission between the ring elements 28 and 40.
Wie bereits vorstehend angedeutet, ist am Ringelement 28 eine Reihe von Öffnungen 36 in gegenseitigem Abstand auf dem Umfang vorgesehen. Die Figur 6 zeigt nun eine Park-Verrastung für das Getriebe. Diese besteht im wesentlichen aus einem Hebel 64» der um einen am Getriebegehäuse 68 befestigten Zapfen 66 verschwenkbar ist. Der Hebel 64 wird normalerweise, wie Figur 6 zeigt, z.B. durch eine Torsionsschraubenfeder 70 in eine dem Gegenuhrzeigersinn entsprechende Schwenkrichtung gedrückt. Auf seiner Oberseite weist der'Efebel 64 einen Vorsprung 72 auf, dessen Grosse etwa der Hälfte des Durchmessers der im Ringelement 28 ausgebildeten Öffnungen 36 entspricht. In der Nähe seines freien Endes besitzt der Hebel 64 dnrüberhinaus eine Kurvenfläche 74» die mit einem entsprechenden kegelförmigen, jedoch nicht gezeigten Kurvenelement in Ein-As already indicated above, a row of openings 36 is on the ring element 28 at a mutual distance on the Scope provided. FIG. 6 now shows a parking lock for the gearbox. This essentially consists of a lever 64 attached to a gear housing 68 Pin 66 is pivotable. The lever 64 is normally, as shown in Figure 6, by a torsion coil spring 70, for example pressed in a counterclockwise pivoting direction. Der'Efebel 64 has a projection on its upper side 72, the size of which corresponds approximately to half the diameter of the openings 36 formed in the ring element 28. In the vicinity of its free end, the lever 64 extends beyond it a curve surface 74 »which is in one with a corresponding conical, but not shown curve element
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griff steht, das mit dem Schalthebel des Getriebes gekoppelt ist. Wenn durch diesen Schalthebel die Parkstellung des Getriebes gewählt wird, greift das nicht dargestellte Kurvenelement in die Kurvenfläche 74 einf dreht den Hebel 64 in Uhrzeigerrichtung (vgl'. Figur 6) um den Zapfen 66 gegen die Wirkung der feder 70 und setzt den Vorsprung 72 in eine der Öffnungen 36 ein. Dies bewirkt die Blockierung des Ringelementes 28, damit auch des Ringelemehtes 48 und der Abtriebswelle 18 des Getriebes. handle, which is coupled to the gearshift lever of the transmission. When the park position of the transmission is selected by this shift lever, the cam element, not shown, engages in the cam surface 74 f rotates the lever 64 in a clockwise direction (see FIG. 6) around the pin 66 against the action of the spring 70 and sets the projection 72 into one of the openings 36. This causes the ring element 28 to be blocked, and thus also the ring element 48 and the output shaft 18 of the transmission.
Die nachfolgende Tabelle zeigt die einzelnen Schaltzustände des Getriebes und gibt an, welche Kupplungen und Bremsen in den einzelnen Schaltzuständen im Eingriff stehen.The following table shows the individual switching states of the transmission and indicates which clutches and brakes are engaged in the individual switching states.
B3 B4 B5 ' XB3 B4 B5 'X
x ■■...■'■■■x ■■ ... ■ '■■■
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